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（1）干扰；

（2）老化；

（3）损害；

（4）损耗增加。

瞬流对电网和用电系统有哪些影响和作用

呢？

概括性地说，瞬流会使用户的用电成本增加；

同时，瞬流会破坏设备的安全运行。

我们先

说瞬流与用电成本的关系。

大量的科学研究已经证明，瞬流使一个用电系统的电耗增加的方式有三种：

●系统效率下降。

通用电气公司的《TECHNICALDATA》（《技术通讯》）杂志上发表的多篇研究报告证实，瞬流将使一个用电系统的用电效率严重下降。

瞬流对所有的开关装置、接触元件、线包绕组、半导体元件等，都有冲击作用，使电机、灯光及系统中所有的用电装置的用电效率下降。

研究发现，由于经年累月的冲击，瞬流会在开关装置及其它接触性器件上造成氧化性碳膜层。

在电机接触器上，每1欧姆阻抗的氧化性碳膜层的生成和存在，可使电机的效率损失13％。

瞬流导致系统用电效率下降的另一个例子来自这样一个研究结果。

在一条120V的电路中，电流为15A/小时，瞬流发生的频次为40000个/小时，瞬流持续的时间为100微秒。

研究人员发现，在这样一个简单的电路中，瞬流导致了8.05%的线路电耗增加。

●电机温度升高。

电机的温升还由于瞬流使电感性负载电流损失增加和铜损提高而造成。

实验表明，一个800周的振荡型瞬流会使铁芯材料的能耗由0.04W/lb提高到3W/lb，能耗增加的幅度为67％。

常识也告诉我们，由于瞬流高压的冲击，多余的电能转换成热能，因而使电机的运行温度上升。

电机温度每上升一度，大约增加4%的电耗。

●电表转速加快。

驱动电度表表盘的同时性力矩的大小，取决于电路中同时性的线电压与线电流的大小。

由于瞬流是突发式的过压，它会导致作用于电度盘上的同时性力矩突然发生变化，从而导致电表转速加快。

美国工程学会会刊AIEE第59卷第460～464页上发表的Keener与Nelm先生的一份研究报告，证明瞬流会严重地影响感性电度表表盘的作用力矩和转速，使表盘发生阶跃式地转快。

其结果，它会导致电度表对一个系统总的用电量的过度计量，此种过度计量，最高幅度可达30%。

瞬流能使电表走快，也被其它一些学者的研究结果所证实。

如Hershfiled博士在《规范工程杂志》发表的一篇论文，就曾详细说明瞬流如何使监测电气负载的感性电能表对系统的总电量产生过度计量。

c.瞬变的来源：

（1）外部：

占比重20—30%

a.雷电（直接雷、感应雷）

b.大型输变电站分合闸

c.邻居大型负载的起停

（2）内部：

占比重70—80%

a.设备启停、配电断路器或开关分合

b.电弧放电（不良和松动的电气连接或老旧的不干净的电刷引起），会产生高频电压尖峰脉冲

c.设备的不稳定运行（运行状态随负载波动而变化）

d.设备本身产生（如变频器、可控硅等电子开关式设备或器件）

2.节电原理：

缓冲节电；

冷却节电；

清洁节电。

1）．缓冲器──缓冲节电原理。

的应用将从两个方面切断瞬流对电表的阶跃式冲击：

一是堵截外部的来路；

二

是切断内部的回路。

ECO-SAVER可使电表的计量复归正常，用多少电，电表就正常计量多少。

2）．

图1ECO-SAVER节电原理示意图

冷却机──降温节能原理。

前面已经提到，由

于瞬流的影响，铁芯材料由于过度的磁滞而使

电流损失增加，结果使感性负载，尤其是电机

的温度上升，用电效率下降。

的箝位电压在火

线与零线间的箝位值为275V，所有高于275V

的电压均被迅速抑制，从而抑制了过压，使其

对末端负载和整个系统的影响减少到最轻的程

度。

3）．清道夫──清洁节电原理。

ECO-SAVER在正

确安装之后，会使接触器及电路中的氧化性碳

膜层不再生成，甚至使接触器触头表面已形成

的氧化性碳膜层逐步剥落，舒缓阻滞，提高系

统的用电效率。

归纳上述三大节电原理，可由图1表示：

3.产品特点及技术参数：

物理特性

∙节约电能，提高一个用电系统的用电效率平均10%。

∙用于工业和商业配电系统的自动瞬流保护。

∙有效控制比工业认可的静态平均雷电感应电压浪涌高约三倍的雷电感应电压，它大量存在于用户的进线端和用电系统之中。

∙每相有电源指示器（氖泡）。

∙连接线为#14AWG多股绞合线。

∙固态双向元件。

∙尺寸和重量

增强型、保护型、防暴型：

长：

280mm，宽：

190mm，高：

130mm，重：

3.5kg

通用型：

长：

230mm，宽：

140mm，高：

100mm，重：

2.3kg

∙密封封装，除指示灯外，无可移动部件。

技术指标

∙额定线电压（RMS）380V三相，四线加地线。

∙最大浪涌电流（每相）（8/20ms电流波形）：

每相80KA。

∙响应时间：

高达85玻秒（10-13秒）（6英寸长连接头），每7英寸增加1奈秒（10-9秒）。

∙箝位电压（峰值）Cat.C1/B3ANSI/IEEEC62.41-1991（6kV-1.2/5.0ms，3KA-8/20ms）：

相线对零线：

275V零线对地：

275V

∙脉冲承载能力：

2000个8/20msC类脉冲没有阻碍。

∙最大连续工作电压（RMS）相线对零线：

250VAC相线对相线：

430VAC

∙相对湿度范围：

0-100%，不结露。

∙工作频率：

50-60Hz。

∙动态跟踪过滤器（交流正弦波）。

∙工作温度范围：

-40℃-+85℃。

∙U.L及CSA安全认证。

4.节电规律

　　1．由于ECO-SAVER独特的节电机理，其表现出的节电效果具有短时段的随机变化性和长时段的相对稳定性的特点，节电率的高低与以下几方面的因素有关：

2．系统所处的环境。

我们知道，ECO-SAVER是通过吸收电路中的浪涌、尖峰等电压和电流瞬变而实现节电的。

系统所处的环境瞬变越活跃（如繁忙的工厂环境），电源品质越差，ECO-SAVER表现出的节电效果越好

3．系统的状况。

一个用电系统越不规范、使用年代越久、设备越杂乱，产生瞬变的机会越多，ECO-SAVER表现出的节电效果也越好。

4．设备的状况。

频繁启动的设备、负荷工况变化较大的设备是比较理想的应用对象。

感性负载的应用效果优于阻性负载，对于纯阻性负载，ECO-SAVER需要较长的时间才能达到正常的节电效果。

一般来说，对于一个中、小型，相对独立的用电系统，应用ECO-SAVER进行节电改造相对比较容易；

而对于大型的用电系统，由于范围较广，涉及的设备种类繁多，布控的技术难度较大，作节电效果测试也比较困难。

5.适用范围：

ECOSAVER是一种通用型节电器，从理论上说可适用于所有用电系统。

但由于ECOSAVER是一种被动型的节电器，其反映出的节电效果与其应用环境的瞬流活跃程度息息相关。

而不同应用环境的瞬流活跃程度各不相同，选择一个合适的应用环境才能获得较好的节电效果和较佳的投资回报。

下面列出的几个系统是已经证明了的比较理想的ECOSAVER应用环境。

快餐店：

系统简单，设备较杂，所需ECOSAVER数量较少。

制衣厂：

系统较小，单相设备较多，启停很频繁。

电焊车间：

系统简单，功率较大，浪涌冲击大，负载变化频繁，回报较快。

行车系统：

系统简单，启停很频繁，回报较快。

空压机系统：

系统简单，功率较大，回报较快。

注塑机系统：

系统比较简单，工况变化大。

功率较大，回报较快。

其它频繁启停的设备系统。

6.设计方案：

a.现场调查：

①系统结构②系统设备的类型、功耗、容量③用电量、电价、运行时间

b.布控方案：

三级布控（原则）：

第一级在电表的下方安装一台（必须），第二级在总配电柜的每一路分支开关下面安装一台，第三级在分配电柜的每一路开关下面又安装一台。

三级

在三级布控的基本原则上要抓重点：

可减少投资成本，较经济、合理、恰当。

最佳平衡点

7.安装实施

ECO-SAVER本身有五根线，上面有三个指示灯，其中的三根线（红、黄、绿）分别接在三相的火线上，黑色、黄绿色线接地。

注意：

（1）线尽可能短、直

（2）接地（3）加装断路器、保险

8.效果检验

测验仪器：

感应式电表、有功电度表。

方法：

对比测试节电器投入和旁路两种状态下系统总体的运行时间、产量、用电量，最终算出单位电耗以及节电率。

二、UniPower/NobiPower优电霸/诺电霸

1.系统的状况

1）．供电系统的电能质量状况

我们知道供电电源按傅立叶级数可以分解为基波有功电流，基波无功电流，谐波和间谐波电流。

基波无功电流占用电网容量；

导致网压波动；

在供配电设施产生热损耗；

降低了供配电设施运行可靠性。

谐波和间谐波的集肤效应使输电线等效截面积变小，线路损耗增加；

铁芯中附加高频涡流损耗；

谐波和间谐波电流导致网压波形畸变和辐射干扰，引起同一电网下其它负载出力减小，损耗增加，甚至误动作。

目前，电网中谐波干扰大量涌现，谐波问题日趋复杂，因此这方面课题也越来越受到研究者的重视。

谐波的产生与近年来非线性设备的大量采用有很大关系，另外广泛应用的传统变压器和铁芯电抗器也会产生谐波。

国外经验表明，各种非线性电力设备容量的增长率超过电网的发电设备容量的增长率，这一事实说明谐波问题更加突出。

谐波的存在会影响整个电网环境，对电力设备以及绝缘造成不利影响。

比如，谐波会使工厂设备绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命。

国内外运行经验表明，受谐波影响而致损坏的电气设备中，提高功率因数式电力器件占有最大比例。

电能是一种特殊性质的能源,通过电网进行输送和分配。

发电厂将近似"

洁净"

的50Hz电压送入电网,供给用户使用。

随着工业、商业、农业及民用领域越来越多的使用具有非线性或非稳定性的电气设备，这些设备会对公用电网产生干扰影响（称为对电网的反作用）有时甚至导致电网中其它电气设备发生故障。

对电网产生干扰的电气设备通常具有非线性电流-电压特性，或者具有非稳定工作特性，并且连接于短路功率为有限值的电网中。

电气设备对电网的干扰主要表现在：

◇电压波动与闪变

◇三相电压不对称

◇谐波

可以直接感觉到的干扰有以下几种：

◇白炽灯或荧光灯的亮度波动（闪变）

◇对遥测遥控设备和电子数据处理设备、保护测量装置、电声设备和电视机的影响

◇电动机力矩不稳

◇电容器、电动机、电抗器和变压器发热，甚至击穿

对电网本身的影响主要有：

◇感性电气设备（例如电动机）在建立磁场时需要磁化能量，这个能量基本上为感性无功能量，导致系统功率因数恶化。

典型感性负载：

-异步电动机

-变压器

-变流器，变频器

-感应炉

-照明灯具

◇加重输电线路、变压器和发电机的负荷，线路损耗增加

◇导致热损耗和电压降落

◇影响消弧线圈的正常运行

2）．谐波的产生

电力系统中产生谐波的源主要来自各种非线性用电设备，例如：

电力电子装置，电弧炉，家用电器，以及变压器和铁芯电抗器等。

在电力电子装置大量应用之前，最主要的谐波源是电力变压器的励磁电流，其次是发电机，而在电力电子设备大量应用之后，后者成为最主要的谐波源。

在各种电力电子装置中，整流设备所占的比重最大，目前，常用的整流电路大都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，比如直流侧采用电容滤波的二极管整流电路，这种电路输入电流的基波分量的相位与电源电压相位大体相同，因此基波功率因数接近于1，但其输入电流的谐波分量却很大，给电网造成严重污染，也使得总的功率因数很低。

除此之外，逆变器、直流斩波器的应用也较多，这些装置所需的直流电源主要来自整流电路，因而谐波问题也很严重。

例如，图a所示的整流器其直流侧m、n点电压和交流侧a相电流波形如图b。

可以看到交流侧的电流是一段段的梯形波，而直流侧的电压也含有纹波，这说明整流器在交流侧和直流侧都要产生高次谐波。

变压器的谐波电流是由其励磁回路的非线性引起的。

加在变压器上的电压通常是正弦电压，因此铁芯中磁通也是按照正弦规律变化的，但是由于铁芯磁化曲线的非线性，产生正弦磁通的励磁电流也只能是非线性的，如图2。

图中励磁电流已经变为尖顶波了，进行傅立叶分析可知，其中含有全部奇次谐波，以3次为最大。

此外，还有许多谐波源，比如电视机、荧光灯、个人计算机等，它们虽然单台功率很小，但其庞大的数量所带来的谐波污染也是十分严重的。

3）．谐波的影响

（1）变压器

对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损。

与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。

须注意的是：

这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。

而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时，应考虑足够的降载因子，以确保变压器温升在允许的范围内。

还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量（千瓦·

一小时）反应在电费上，而且谐波也会导致变压器噪声增加。

（2）电力电缆

在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相较，则非正弦波会有较高的热量。

该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。

这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2Rac损耗增加。

（3）电动机与发电机

谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。

这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。

当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。

例如:

人造纤维纺织业和一些金属加工业。

对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。

像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。

机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。

（4）电子设备

电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步运行。

电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。

这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。

控制系统对这两点（电压过零点与电压位置点）的判断错误可导致控制系统失控。

而电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可能造成,对通讯设备的干扰。

计算机和一些其它电子设备，如可编过程控制器（PLC），通常要求总谐波电压畸变率（THD）小于5%，且个别谐波电压畸变率低于3%，较高的畸变量可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。

（5）开关

像其它设备一样，谐波电流也会引起开关之额外温升并使基波电流负载能力降低。

温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。

（6）绝缘

✧

随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题日趋严重，谐波的存在会对电力设备造成损坏，加速设备绝缘老化。

✧谐波叠加后的电压峰值对器件老化有很大的影响，研究表明，谐波对其寿命的主要影响因素为：

电压峰值、电压均方根值和电压波斜率。

其中峰值对它寿命的影响最大。

✧节电器本身也是电力设备，它都是在谐波干扰下运行，谐波的影响主要如下：

A．畸变的电压波形使节电器件局部性能下降

由于谐波的存在，电压波形发生畸变，使电压峰值增高，呈锯齿状尖顶波。

图3所示为实侧的电压波形。

一些试验表明，尖顶波电压易在器件中诱发局部放电，而且因电压变化速率快，引起的局部放电强度也较大，这将对绝缘介质的老化起加速作用。

器件的局部放电性能一般可用起始放电场强与局放熄灭场强两个参数来表征，若局放熄灭场强低于工作场强那么由于操作过电压所诱发的局部放电就可能在工作场强下不能熄灭，而形成长时间的局部放电。

试验表明，当电源电压含有谐波时，器件的局部放电起始电压和熄灭电压均相应下降，而且当谐波含量较大，谐波次数越高，下降幅值越大。

虽然自愈式并联器件国标中对局部放电性能未作明确要求，但是局部放电对绝缘介质的影响是客观存在的，长时间的局部放电，必然加速绝缘介质的老化，使其自愈性能恶化，最终导致设备损坏。

B．严重的谐波过电流使节电器件损耗功率增加，导致异常发热

在标准中，允许通过的稳态过电流，应不超过在额定频率，额定正弦电压下产生的电流的1.3倍，这个稳态过电流是由谐波和过电压共同作用的结果。

因此，在如此大的损耗功率下，器件将异常发热，必然使其绝缘迅速老化而早期损坏。

因此，抑制谐波对节电设备寿命的影响也十分重要。

4）．常用的改善措施

我们知道，提高电源网络的功率因数需要改进用电设备本身的功率因数，根据实际负载的大小合理选配电动机，尽量减少负载的轻载运行或空载运行，但是实际上电动机的这种轻载或空载运行又是不可避免的。

譬如生产流水线上的运转电机，当流水线上堆满产品元件时，电动机的负载就加大，而一旦流水线上没有或只有少量元件时，它就处于轻载状态；

针对以上状况，通常采用功率因数提高措施，虽然可以大副度降低基波无用电流，但是必然出现谐波放大现象。

这时，供电电流和器件电流中谐波和间谐波电流大副度增加，器件由于超温和过压而损坏，供电变压器温升加大。

为避免谐波放大，谐波治理与功率因数改善必须同时进行。

5）．UniPower/NobiPower采用的改善措施

从基波无功电流，谐波和间谐波电流的危害上可看出：

采用就地谐波治理与功率因数提高可以获得最大的效益。

UniPower/NobiPower正是综合了以上的经验而设计的。

1）．改善功率因数

在公用电网和企业电网中，所有接于单相和三相交流电网的，并按电磁感应原理工作的电气设备在建立磁场时都需要磁化电流。

典型的消耗无用电能的负载有异步电动机、变压器、放电灯、裸导线和调节运行的变流器等。

由于绝大多数负荷都具有电感特性，这些设备、电器不仅要从电力系统中吸收有功功率，而且还要吸收磁化能量以产生这些设备、电器正常工作所必要的交变磁场。

磁化电流是不参与能量转换的，磁化电流在系统中大量流动，使线路损耗增加、电能质量降低，对发电、供电、用户三方都产生不良影响，而电能的浪费是不希望出现的现象。

而上诉因数导致的磁化能量会加重发电机、输电线路和变压器的负荷，产生损耗，影响输配电系统的经济性。

由此可见在电力系统中，功率因数是一个非常重要的指标，若电路的功率因数较低，则表明供电设备（发电设备）输出的有功功率较少，它说明供电设备所发出的能量未能得到充分的利用。

要提高电源的利用率，就必须提高电路的功率因数。

因为当电源电压一定时，功率因数越高，供电线路上的电流就越小，这样线路上的热损耗也就越小。

因此必须对系统进行节电改造，以消除这些不良影响。

众所周知，在10KV以下配电网络的无用消耗总量中，配电变压器约占30％左右，低压用电设备约占65％以上。

由此可见，在低压配电系统中提高功率因数是十分必要的。

从理论计算和实践中证明，使用此种节电设备经济效果佳，综合功能强，是值得推广的一种节能措施。

UniPower和NobiPower正是根据以上的要求、专门针对末端用户而设计的。

它可以大大提高功率因数，降低线路损耗，提高设备的利用率。

2）．提高设备的供电能力

当设备的视在功率一定时，如果功率因数提高，电气设备的有功出力也就提高了。

3）．降低电网中的功率损耗和电能损失

一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使用节电器提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。

当有功功率为定值时，负荷电流与功率因数成反比，安装优电霸/诺电霸后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从而使功率损耗降低。

4）．通过抑制和改善配电系统中谐波的影响，从而改善电压质量，改善供电品质，减少负载总电流及电压降，节约无形的电能浪费。

5）．挖掘设备潜力、减少发热和延长设备寿命及提高电动机的起动电压。

改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此可以降低温升增加寿命（温度每降低10°

C，寿命可延长1倍）。

6）．减少用户电费开支，降低生产成本。

7）．减小设备容量，节省电网投资。

UniPower的特点：

1．体积小，重量轻、产品外形美观大方。

2．自带凤凰端子、安装接线非常方便，可带电插拔。

3．产品自带旁路功能，测试方便。

4．操作、调试非常方便。

甚至免调试。

5．能有效的抑制电网中的谐波，保护节电器。

6．可以提高用电设备的功率因数。

7．产品易维护、可靠性高。

8．工作温度极宽：

-20℃至+70℃，

9．平均寿命10年。

10．内部器件全干式，绝无漏油或火警危险

11．可安装任何方向位置。

12．内部器件采用树脂外壳，绝对抗撞击、防腐及防蚀（其它铁壳或铝壳易受环境影响、锈蚀、氧化或受侵蚀），且树脂遇火自灭，绝对没有火灾危险。

13．单体式设计，接线可靠（其它节电器多为组合式，组件与组件之间的接驳存在的被侵蚀，松脱及发热等问题）。

14．每一相内置熔断器，提供过流保护。

15。

采用自愈式器件，器件若遇有过电压便击穿产生短路及放电，放电便气化附近材料而自动填补绝缘介质，恢复其间功能。

16．当设备从电网分断后，提供放电安全保证，符合国际电气标准。

17．低损耗系数，节电器自身损耗很低。

UniPower的技术参数？

工作电压

380VAC（三相四线）

工作频率

50Hz~60Hz

工作电源指示

三相LED（红）指示

工作温升

低于60度

工作时间

连续

工作温度

-20℃至70℃

相对湿度

0至98%

储存温度

-40℃至85℃

海拔高度

低于3000米

NobiPower的特点：

1．NobiPower节电器自带旁路功能，使得测试时非常方便。

2．NobiPower的安装简单，操作非常方便。

3．产品实现智能化控制，可以做到免调试。

4．能有效的滤除电网中的各次谐波，有净化电网谐波的功效。

5．可以提高用电设备的功率因数。

从而提高用